CN104646879A - 再点焊夹具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种再点焊夹具，其能够容易地将焊枪移动到任何焊接位置并且控制各种工件的位置。所述再点焊夹具包括：夹具，所述夹具包括平坦形状；焊接系统，所述焊接系统安装在所述夹具的上方部分的两侧且分别包括五轴旋转单元和连接至所述五轴旋转单元的上端的焊枪；以及对准和控制系统，所述对准和控制系统安装在夹具上在焊接系统之间，并且包括至少一个旋转夹持单元和至少一个对准单元。

Description

再点焊夹具

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年11月22日提交的韩国专利申请第10-2013-0143137号的优先权，上述申请的全部内容结合于此用于这种引用的所有目的。

技术领域

本发明涉及一种再点焊夹具（respot jig），更具体地，涉及一种能够容易地将焊枪移动到任何焊接位置并且控制各种工件的位置的再点焊夹具。

背景技术

如图1所示，根据相关技术，焊枪95已被安装在六轴多关节机器人90上以执行再点焊焊接。然而，多关节机器人90具有复杂的结构和很多轴，从而很难实现位置控制。

另外，根据相关技术，由于目前在控制工件的位置的控制单元和焊枪之间存在着干扰，并且再点焊焊接工艺已经作为两个或者更多的工艺来执行以为了满足作业循环时间，需要用于每一个工艺的控制夹具、用于在多个工艺中转移组件的夹持器、用于再点焊焊接的焊枪、以及机器人，从而使得工艺复杂化并且设备投资成本提高了。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

相应地，本发明的各个方面旨在解决现有技术中产生的上述问题，同时又完整地保持了由现有技术所实现的优点。

本发明的各个方面提供一种再点焊夹具，其能够容易地将焊枪移动到任何焊接位置并且控制各种工件的位置。

本发明的各个方面提供一种再点焊夹具，其包括：夹具，所述夹具包括平坦形状；焊接系统，所述焊接系统安装在所述夹具的上方部分的两侧且分别包括五轴旋转单元和连接至所述五轴旋转单元的上端的焊枪；以及对准和控制系统，所述对准和控制系统安装在夹具上并在焊接系统之间，并且包括至少一个旋转夹持单元和至少一个对准单元。

所述五轴旋转单元可以包括从所述夹具的表面到所述五轴旋转单元和所述焊枪之间的连接部分而顺序设置的第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、以及第五轴；所述第一轴和所述第二轴可以为线性移动轴，它们彼此互相垂直并且设置成与所述夹具的表面相平行；所述第三轴可以围绕垂直于所述第一轴和所述第二轴的旋转轴线而旋转；所述第四轴可以在所述第三轴的旋转轴线方向上线性移动；并且所述第五轴可以围绕所述第四轴的上端部分上的与夹具表面平行旋转轴线而旋转。

所述第一轴、第二轴和第四轴中的至少一个可以包括：在线性移动方向上的线性引导件；托架，所述托架沿着所述线性引导件线性移动，并且具有在其上表面上设置的相应的轴的下一个轴；以及移动单元，所述移动单元将所述托架移动。

所述移动单元可以包括：马达；带子，所述带子连接至所述马达的输出轴；以及滚珠丝杠，所述滚珠丝杠连接至所述带子，并且配合到所述托架中。

所述第三轴和第五轴中的至少一个可以包括：马达，所述马达产生旋转力；滚珠丝杠，所述滚珠丝杠在所述马达的输出轴处形成；齿条，所述齿条配合到所述滚珠丝杠以根据所述滚珠丝杠的移动而在所述滚珠丝杠的长度方向上移动；小齿轮，所述小齿轮与所述齿条相啮合以旋转；以及安装部件，所述安装部件与所述小齿轮共同旋转，并且具有设置在其上的相应轴的下一个轴或者焊枪。

所述旋转夹持单元可以包括：电动缸，所述电动缸垂直于所述夹具的表面而上升和下降；以及旋转夹子，所述旋转夹子安装在所述旋转夹持单元的上端处并且根据要夹持的工件的夹持表面的角度来执行夹持。

所述对准单元可以包括：电动缸，所述电动缸垂直于所述夹具的表面而上升和下降；定位器，所述定位器安装在所述对准单元的上端处，具有工件安装在所述定位器上；以及引导杆，所述引导杆从所述定位器向上延伸，并且当安置工件时将所述工件引导至所述定位器。

垂直于所述夹具的表面而上升和下降的所述电动缸可以安装在所述夹具的表面上安装的其他电动缸之上，以平行于所述夹具的表面而移动。

所述再点焊夹具可以进一步包括整合控制器，所述整合控制器包括通信模块和电源，所述通信模块连接至五轴旋转单元、焊枪、旋转夹持单元、以及对准单元以处理输入和输出信号，所述电源为驱动和操作提供所需的电力，其中所述整合控制器附接至所述夹具并且所述整合控制器具有示教器，所述示教器连接至所述整合控制器。

所述示教器可以将再点焊夹具的对准和控制单元设定用于每一种车辆，设定所述焊接系统的位置数值，并且设定所述焊枪的压力和焊接电流。

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体描述，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。

附图说明

图1为根据相关技术的六轴多关节机器人的立体图，并且焊枪安装在六轴多关节机器人的前端部分处；

图2为显示工件被放置在根据本发明的示例性的再点焊夹具上的状态的立体图；

图3为显示根据本发明的示例性焊接系统的立体图；

图4为显示图3中的焊接系统的五轴旋转单元的立体图；

图5为显示图4中的五轴旋转单元的线性移动轴的结构的立体图；

图6为显示图4中的五轴旋转单元的旋转移动轴的结构的立体图；

图7为焊枪的立体图；

图8为显示工件和用于对准和控制工件位置的控制位置的视图；

图9为显示工件由根据本发明的示例性的再点焊夹具的对准和控制系统对准和控制的状态的视图；

图10为显示图9中的对准和控制系统的旋转夹持单元的立体图；

图11为显示图9中的对准和控制系统的布置单元的立体图；以及

图12为显示根据本发明的示例性的再点焊夹具的整合控制器和示教器（teaching pendant）之间的连接状态的视图。

附图中每个元件的附图标记

10:夹具

30:焊接系统

32:五轴旋转单元

34:线性引导件

35:电缆卷筒

36:托架

37:马达

38:带子

39:滚珠丝杠

41:马达

43:齿条

45:小齿轮

47:安装部件

49:焊枪

50:对准和控制系统

52:旋转夹持单元

70:整合控制器

80:工件

90:六轴多关节机器人。

具体实施方式

下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性具体实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性具体实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。

图2显示工件放置在根据本发明的各个实施方案的再点焊夹具上的状态的立体图。

根据本发明的各个实施方案的再点焊夹具包括焊接系统30和对准和控制系统50，该对准和控制系统50安装在具有平坦形状的夹具10上。焊接系统30安装在夹具的上方部分的两侧处并且执行对工件80的焊接，并且对准和控制系统50设置在焊接系统30之间，固定工件并且控制工件的位置。

图3为显示根据本发明的各个实施方案的焊接系统的立体图；图4为显示图3中的焊接系统的五轴旋转单元的立体图；图5为显示图4中的五轴旋转单元的线性移动轴的结构的立体图；图6为显示图4中的五轴旋转单元的旋转移动轴的结构的立体图；并且图7为焊枪的立体图。

参照图3，根据本发明的各个实施方案的焊接系统30安装在夹具的两侧以使得相互面对，并且分别包括五轴旋转单元32和连接至五轴旋转单元32上端的焊枪49。

参照图4，五轴旋转单元32包括从夹具10的表面到五轴旋转单元32与焊枪49之间的连接部分而顺序设置的第一轴至第五轴。首先，第一轴和第二轴为线性移动轴，且互相垂直并且设置成与夹具的表面相平行。其次，第三轴为转动轴，其围绕垂直于第一轴和第二轴的旋转轴线而旋转。

第四轴为线性移动轴，其配置成在第三轴的旋转轴线方向上线性移动。

最后，第五轴为转动轴，其围绕第四轴的上端部分上的旋转轴线而旋转，该旋转轴线与夹具的表面平行。焊枪49连接至第五轴。

参照图4和图5，线性移动的第一轴、第二轴、以及第四轴分别包括一对线性引导件34和托架36，所述一对线性引导件34在壳体中的线性运动方向上形成，所述托架36分别由所述一对线性引导件34引导并线性移动。

托架具有在其上表面上设置的相应的轴的下一个轴。例如，第一轴的托架具有在其上表面上设置的第二轴，第二轴的托架具有在其上表面上设置的第三轴，第四轴的托架具有在其上表面上设置的第五轴。

托架36可以通过电缆卷筒（cableveyor）35而相互连接以将电信号传输至下一个轴。

托架通过移动单元而移动。在本发明的各个实施方案中，马达37安装在壳体中、滚珠丝杠39设置成与线性引导件平行、并且带子38将马达的输出轴和滚珠丝杠相互连接以传输旋转力都是可以实现的，并且托架36配合到滚珠丝杠39中，从而使其根据滚珠丝杠39的旋转而线性移动。

下面，参考图4和图6，执行旋转运动的第三轴和第五轴分别包括马达41、滚珠丝杠42、齿条43、小齿轮45、以及安装部件47，该马达41产生旋转力，该滚珠丝杠42在马达的输出轴处形成，该齿条43配合到滚珠丝杠42中以在滚珠丝杠的长度方向上根据滚珠丝杠的旋转而移动，该小齿轮45与齿条相啮合而因此旋转，该安装部件47与小齿轮45共同旋转，并且具有设置在其上的相应轴的下一个轴或者焊枪49。

因此，当马达41旋转时，马达41的旋转力被传输到滚珠丝杠42，并且配合到滚珠丝杠42的齿条43线性移动。另外，线性移动的齿条43将小齿轮45旋转，而小齿轮45与安装部件47共同工作。结果，安装部件47由于马达的旋转而旋转。

安装部件具有设置在其上的相应轴的下一个轴。例如，第三轴的安装部件具有设置在其上的第四轴，第五轴的安装部件具有设置在其上的焊枪49。

该结构可以获得大的传动减速比，从而使得对于之前控制旋转角度是有利的，并且该结构还可以通过齿条和滚珠丝杠的长度来控制可旋转角度的范围。

在图7中，显示设置在第五轴的安装部件上的焊枪。焊枪49可以包括枪臂和伺服电机，并且通过伺服电机来控制枪臂的运动和压力。焊枪被优化从而避免与对准和控制系统相干涉并可以平滑地移动。

在本发明的各个实施方案中，由于焊枪可以根据焊接位置而移动，并且有可能仅通过彼此互相垂直的三个线性轴和彼此互相垂直的两个旋转轴来处理工件的任何倾斜表面，因此可以配置成相较于根据相关技术的六轴多关节机器人更简单和更便宜的结构。

另外，由于存在着彼此互相垂直的三个线性轴，五轴旋转单元32的调节系统和焊枪49的调节系统可以容易地实现，从而提高了示教的便利。

图8为显示工件和用于对准和控制工件位置的控制位置的视图；

如图8所示，在本发明的各个实施方案中，对准和控制单元50被实现为具有七个控制位置82。然而，由于本发明通常应用在不同车辆类型上，很明显这些控制位置可以改变，并且对准和控制单元50的具体设置可以变化。

图9为显示工件由根据本发明的各个实施方案的再点焊夹具的对准和控制系统对准并控制的状态的视图；图10为显示图9中的对准和控制系统的旋转夹持单元的立体图；而图11为显示图9中的对准和控制系统的布置单元的立体图。

参照图9，对准和控制系统50安装在上述的焊接系统之间的夹具上。

对准和控制系统50包括至少一个旋转夹持单元52和至少一个对准单元62。

参照图10，旋转夹持单元52包括安装在夹具的表面上从而平行于夹具10的表面而移动的电动缸54，以及安装在上述电动缸54之上并且能够垂直于夹具的表面而上升和下降的电动缸54。

平行于夹具表面移动的一些电动缸54可以根据对准和控制系统所应用到的车辆类型而省略。也就是说，如有必要的话，在多个旋转夹持单元52中的具体位置处设置的旋转夹持单元52处以水平方向移动的电动缸54可以省略。

旋转夹持单元52的上端设置有旋转夹子56，该夹子56根据要夹持的工件的夹持表面的角度来执行夹持，因此有可能夹持工件从而适合于夹持表面的角度。

参照图11，对准单元62包括安装在夹具的表面上从而平行于夹具10的表面而移动的电动缸64，以及安装在上述电动缸64之上能够垂直于夹具的表面而上升和下降的电动缸64。

平行于夹具的表面移动的一些电动缸64可以根据对准和控制系统所应用到的车辆类型而省略。也就是说，如果必要的话，在多个对准单元62中的具体位置处设置的对准单元62处以水平方向移动的电动缸64如果需要可以省略。

对准单元62的上端设置有定位器68和导向杆66，工件安置在该定位器68上，该导向杆66从定位器68向上延伸并且当工件被安置时将该工件引导至定位器。

因此，当将工件80放置在对准单元62上时，工件80可以首先通过位于多个位置处的导向杆66而定位在定位器68上。在该种情况下，工件80可以通过旋转夹子56固定。

结果，可以想到的是，当合适地设置这些构件时，可以设计出能够处理各种车辆的对准和控制系统50。

图12为显示根据本发明的各个实施方案的再点焊夹具的整合控制器和示教器之间的连接状态的视图。

根据本发明的各个实施方案的再点焊夹具包括整合控制器70，该整合控制器70包括通信模块和电源，该通信模块连接至五轴旋转单元32、焊枪49、旋转夹持单元52、以及对准单元62以处理输入和输出信号，该电源为驱动和操作提供所需的电力，其中该整合控制器附接至夹具10，如图2等所示。

另外，示教器75连接至整合控制器。

示教器为每一种车辆类型设定再点焊夹具的对准和控制系统50，设定焊接系统30的位置数值，并且设定焊枪49的压力和焊接电流。

另外，除了上述的通信模块和电源，整合控制器还可以包括备份模块。

通信模块处理五轴旋转单元、焊枪、旋转夹持单元、以及电动缸的输入和输出信号，并且连接至外部PLC。

备份模块重复地存储马达的位置数值从而与在执行示教时马达驱动中存储的位置数值相同，并且备份模块在更换马达驱动时复制每种车辆的位置数值以使得位置数值被存储。

电源为驱动电动缸和五轴旋转单元提供电力。

根据本发明的各个实施方案，工艺和设备的数目减少，因此有可能减少投资成本，并且再点焊焊接工艺可以在单一阶段中完成，从而有可能简化工艺。

另外，当单独使用五轴旋转单元时，其还可用于焊接其他设备，例如主壁或地板的下槛侧（sill side），因此可能会减少投资成本并简化设备。另外，在焊接地板时，可以省略大焊枪并且上方部分和下方部分可以分别进行焊接，因此可能会提高焊接速度。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语上或下等被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方案的特征。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (10)

1.一种再点焊夹具，包括：

夹具，所述夹具具有平坦形状；

焊接系统，所述焊接系统安装在所述夹具的上方部分的相对侧，每一个焊接系统包括五轴旋转单元和连接至所述五轴旋转单元的上端的焊枪；以及

对准和控制系统，所述对准和控制系统安装在夹具上并在焊接系统之间，并且包括至少一个旋转夹持单元和至少一个对准单元。

2.如权利要求1所述的再点焊夹具，其中所述五轴旋转单元包括从所述夹具的表面到所述五轴旋转单元和所述焊枪之间的连接部分而顺序设置的第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、以及第五轴；

所述第一轴和所述第二轴为线性移动轴，它们彼此互相垂直并且设置成与所述夹具的表面平行；

所述第三轴围绕垂直于所述第一轴和所述第二轴的旋转轴线而旋转；

所述第四轴在所述第三轴的旋转轴线方向上线性移动；并且

所述第五轴围绕所述第四轴的上端部分上的与夹具表面平行的旋转轴线而旋转。

3.如权利要求2所述的再点焊夹具，其中所述第一轴、所述第二轴和所述第四轴中的至少一个包括：

在线性运动方向上形成的线性引导件；

托架，所述托架沿着所述线性引导件线性移动，并且所述托架具有在其上表面上设置的相应的轴的下一个轴；以及

移动单元，所述移动单元移动所述托架。

4.根据权利要求3所述的再点焊夹具，其中所述移动单元包括：

马达；

带子，所述带子连接至所述马达的输出轴；以及

滚珠丝杠，所述滚珠丝杠连接至所述带子，并且配合到所述托架中。

5.如权利要求2所述的再点焊夹具，其中所述第三轴和所述第五轴中的至少一个包括：

马达，所述马达产生旋转力；

滚珠丝杠，所述滚珠丝杠在所述马达的输出轴处形成；

齿条，所述齿条配合到所述滚珠丝杠以根据所述滚珠丝杠的旋转而在所述滚珠丝杠的长度方向上移动；

小齿轮，所述小齿轮与所述齿条相啮合以旋转；以及

安装部件，所述安装部件与所述小齿轮共同旋转，并且具有设置在其上的相应轴的下一个轴或者焊枪。

6.根据权利要求1所述的再点焊夹具，其中所述旋转夹持单元包括：

电动缸，所述电动缸垂直于所述夹具的表面而上升和下降；以及

旋转夹子，所述旋转夹子安装在所述旋转夹持单元的上端处并且根据要夹持的工件的夹持表面的角度来执行夹持。

7.根据权利要求1所述的再点焊夹具，其中所述对准单元包括：

电动缸，所述电动缸垂直于所述夹具的表面而上升和下降；

定位器，所述定位器安装在所述对准单元的上端处，工件安置在所述定位器上；以及

引导杆，所述引导杆从所述定位器向上延伸，并且当安置工件时所述引导杆将所述工件引导至所述定位器。

8.根据权利要求6所述的再点焊夹具，其中垂直于所述夹具的表面而上升和下降的所述电动缸安装在所述夹具的表面上安装的其他电动缸之上，从而平行于所述夹具的表面而移动。

9.根据权利要求1所述的再点焊夹具，进一步包括整合控制器，所述整合控制器包括通信模块和电源，所述通信模块连接至所述五轴旋转单元、所述焊枪、所述旋转夹持单元、以及所述对准单元以处理输入和输出信号，所述电源为驱动和操作提供所需的电力，其中所述整合控制器附接至所述夹具。

10.根据权利要求9所述的再点焊夹具，其中所述整合控制器具有示教器，所述示教器连接至所述整合控制器；

所述示教器将所述再点焊夹具的对准和控制系统设定用于每一种车辆，设定所述焊接系统的位置数值，并且设定所述焊枪的压力和焊接电流。